降水产生汇流后，其中一部分会顺着土壤、地表裂隙渗入到地下，形成地下水。地下水的来路多多，比如地面温度低于空气温度时，空气中的水汽会进入土壤和岩石的空隙并凝结，从而形成地下水。岩浆中分离出来的气体，可以冷凝形成地下水。还有地质运动早期，与其他沉积物一起埋 藏在地下的水，可以说是汇聚天下“英才”。

地下水水位、水温观测中，常见方法是先打一一口监测井，然后把仪器放下去。这些仪器的原理，大多跟地表水监测水位、水温的仪器相近。

检测地下水质，大多是用水泵一样的采集器提取水样，带回实验室分析，当然也可用便携式仪器现场测定，只是可测定参数种类不尽相同。工业偷排造成地下水污染还有一种监测方法，就是将传感器放入水体中，直接检测某些水质参数，优点是可以长时期在水中连续测量。